JP2004140726A - Radio communication apparatus - Google Patents

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Masashi Naito
内藤　昌志
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine a modulation system based on the quality of a communication line detected accurately in a radio communication apparatus where a modulation system being used is switched among a plurality of modulation systems. <P>SOLUTION: A radio receiving means receives an error corrected signal transmitted from a communication partner by radio, an error correcting/decoding means 2 performs error correction and decoding of the receive signal, an error recorrecting/encoding means 3 recorrects the error of a signal subjected to error correction/decoding by a system identical to an error correcting/decoding system employed when the signal is received, communication line quality detecting means 4-7 detect the quality of communication lines based on a received signal before and after it is subjected to error recorrection, a modulation system determining means 8 determines a modulation system being used based on the quality of a communication line, a modulation means 9 performs modulation using a modulation system thus determined, and a radio transmission means transmits a modulated signal by radio. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替える無線通信装置に関し、特に、精度よく検出される通信回線の品質に基づいて変調方式を決定する無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、デジタル無線通信システムでは、従来のリアルタイム音声通信のようにある程度の伝送誤りを許容しつつ伝送遅延を少なくする通信よりも、インターネット通信等で代表されるように伝送に要する時間遅延を許容しても高信頼性で高速なデータ通信に対する要求が高まっている。このような要求を具現化した例として、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）のシステムや、ＦＯＭＡ（ＮＴＴドコモのサービス名）等で代表される第３世代移動通信のシステムがある。
【０００３】
このようなシステムでは、高信頼性の通信を行うために、例えば、伝搬路の状況に応じて変調方式を切り替える適応変調方式が採用されている。
図５には、複数の変調方式について、搬送波対雑音比であるＣ／Ｎ値（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｅｎｅｒｇｙ／Ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）［ｄＢ］対ビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）の特性の一例を示してある。同図では、横軸はＣ／Ｎ値を示しており、縦軸はＢＥＲを示している。
【０００４】
また、同図では、複数の変調方式として、（ａ）ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）と、（ｂ）１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と、（ｃ）６４ＱＡＭと、（ｄ）２５６ＱＡＭと、（ｅ）１０２４ＱＡＭのそれぞれについての特性を示してある。
【０００５】
同図に示されるように、それぞれの変調方式について、無線伝送路におけるＣ／Ｎ値を検出すれば、当該無線伝送路の回線状況における誤り率を推定することが可能である。そして、検出したＣ／Ｎ値に基づいて、所要の誤り率以下であることを満たしつつ最大の伝送速度となる変調方式を選択することにより、最大の伝送効率で情報通信を行うことができる。
【０００６】
ここで、従来における適用変調方式を採用してＴＤＤ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）方式により無線通信を行う送受信機では、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）や等化誤差などの測定値に基づいてＣ／Ｎ値などの換算テーブルを作成しておいて、当該換算テーブルに基づいて変調方式を選択して切り替える方式が用いられている。
【０００７】
一例として、図６には、等化誤差を用いた適応変調方式を採用した送受信機の構成例として、受信部の一部の構成例及び送信部に備えられた変調方式切替え部１５を示してある。
受信部では、受信信号が等化器１１に入力され、等化器１１から出力される復調データが後段の処理部（図示せず）へ送られる。
また、等化器１１からの出力（等化器出力）とトレーニングパターンとを加算器１２により加算することにより等化誤差の値を取得し、当該等化誤差値を平均化部１３により平均化する。
【０００８】
変調方式判定部１４は、等化誤差値対Ｃ／Ｎ値の換算テーブルなどを記憶しており、平均化部１３から入力される等化誤差値の平均化結果に基づいて使用する変調方式を判定し、当該判定結果を送信部の変調方式切替え部１５に通知する。
そして、送信部の変調方式切替え部１５は、受信部の変調方式判定部１４からの通知内容に基づいて、使用する変調方式を切り替える。
【０００９】
ここで、等化器１１における等化アルゴリズムの一般的なものとして、ＲＬＳ（Ｒｅ　ｃｕｒｓｉｖｅ　Ｌｅａｓｔ　ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ）やＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ）等で代表される平均２乗誤差最小化（ＭＭＳＥ：Ｍｉｎｉｍｕｍ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｅｒｒｏｒ）のアルゴリズムを用いることにより、等化の過程において送信信号と相関のある信号を抽出することができる。この場合、等化誤差値としては送信信号とは無相関な雑音信号のみが残留することとなり、これはＣ／ＮのＮ（Ｎｏｉｓｅ）と等価であるとみなすことができる。
【００１０】
なお、適応変調方式に関する従来技術の例を示す。
従来のＴＤＤ用適応変調方式送受信機では、例えば基地局装置から移動局装置への下り回線と移動局装置から基地局装置への上り回線との２つの回線を交互に用いてＴＤＤ方式により通信し、これら２つの回線のいずれか一方或いは両方において誤り訂正符号が付加された信号を送信するデジタル無線通信システムにおいて、受信側が、復調信号を誤り訂正する際に検出したＢＥＲに基づいて伝搬路状況を推定し、当該推定結果に基づいて変調方式を切り替えることが行われる（例えば、特許文献１参照。）。なお、特許文献１では、ＢＥＲを検出するための具体的な構成や方法については記載されていない。
【００１１】
従来の無線電話装置では、受信信号の誤り率を測定して当該測定結果に基づいて、使用する誤り訂正能力を変化させること或いは使用する変調方式を変化させることが行われ、具体的には、誤り率が小さい場合には伝搬路状況が良好であると判断して、誤り訂正能力を下げること或いは周波数利用率が大きい変調方式へ切り替えることが行われる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
従来の適応変調方式では、チャネルパワー利得に基づいて変調指数のみを変化させる場合に、送信側から制御信号を送信しなくとも、受信側で変調指数を最尤推定することが行われる（例えば、特許文献３参照。）。
ここで、瞬時のＢＥＲが同一となるような適応電力制御を行うと、シングルユーザにおける伝送効率は最適となるが、セルラシステムなどでは他セルや他ユーザへの干渉が増加してチャネル容量が著しく低下してしまうため、セルラなどのように基地局装置が密集しているシステムでは、チャネルパワー利得により変調指数のみを変化させる方式が有効である（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
なお、一般には、例えば、チャネル状態に応じて、送信電力レベルや、伝送シンボルレートや、変調指数や、誤り訂正における符号化率又は訂正方式や、これらの２以上の要素などを適応的に変更することが可能である（例えば、特許文献３参照。）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２００２８２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３３７２８号公報
【特許文献３】
特開平１１−３５５３７３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例で示したような適応変調方式を採用する送受信機では、Ｃ／Ｎ値などの推定誤差に起因して、最適な変調方式を選択することができない場合があるといった不具合があった。
【００１６】
以下で、このような不具合を具体的に説明する。
図７には、複数の変調方式について、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が行われる場合（ＦＥＣ有り）とＦＥＣが行われない場合（ＦＥＣ無し）について、Ｃ／Ｎ値［ｄＢ］対ビット誤り率（ＢＥＲ）の特性の一例を示してある。同図では、横軸はＣ／Ｎ値を示しており、縦軸はＢＥＲを示している。
【００１７】
また、同図では、複数の変調方式及びＦＥＣの有無として、（ａ１）ＱＰＳＫでＦＥＣ有りと、（ａ２）ＱＰＳＫでＦＥＣ無しと、（ｂ１）１６ＱＡＭでＦＥＣ有りと、（ｂ２）１６ＱＡＭでＦＥＣ無しと、（ｃ１）６４ＱＡＭでＦＥＣ有りと、（ｃ２）６４ＱＡＭでＦＥＣ無しと、（ｄ１）２５６ＱＡＭでＦＥＣ有りと、（ｄ２）２５６ＱＡＭでＦＥＣ無しと、（ｅ１）１０２４ＱＡＭでＦＥＣ有りと、（ｅ２）１０２４ＱＡＭでＦＥＣ無しと、のそれぞれについての特性を示してある。
【００１８】
また、同図では、ＦＥＣの方式として、畳み込み符号化の方式であって符号化率が１／２である方式を用いた場合を示してある。
なお、ＦＥＣの方式は、誤り制御方式の１つであり、例えば、送信側が情報を送信するに際して所定の規則に従って当該情報に冗長性を持たせ、伝送路における誤り発生の程度が一定以内である場合には、受信側が送信側から受信した情報に発生した誤りを独自に検出して訂正するような方式である。
【００１９】
同図に示されるように、同一の変調方式について、ＦＥＣが行われる場合には、ＦＥＣが行われない場合と比べて、誤り率が比較的に良好な（つまり、誤り率が比較的に小さい）領域においては、Ｃ／Ｎ値対ＢＥＲの特性の曲線が急峻となる。このため、このようなＦＥＣの特性を考慮すると、検出されるＣ／Ｎ値の誤差が、当該Ｃ／Ｎ値から換算されるＢＥＲに対して、実際の値からの大きな誤差を与えてしまうことになる。
【００２０】
一例として、１０２４ＱＡＭでは、ＦＥＣが行われない場合にはＣ／Ｎ値が１ｄＢ変化するとＢＥＲは３倍程度に変化するのに対して、ＦＥＣが行われる場合にはＣ／Ｎ値が１ｄＢ変化するとＢＥＲが１０倍程度に変化するといったように、ＦＥＣが行われる場合にはＣ／Ｎ値の差に対するＢＥＲの変化値が拡大する。具体的な数値例としては、１０２４ＱＡＭでＦＥＣが行われない場合には、Ｃ／Ｎ値＝３６ｄＢのときにＢＥＲ＝２×１０−４となり、Ｃ／Ｎ値＝３５ｄＢのときにＢＥＲ＝６×１０−４となり、また、１０２４ＱＡＭでＦＥＣが行われる場合には、Ｃ／Ｎ値＝３２ｄＢのときにＢＥＲ＝１×１０−４となり、Ｃ／Ｎ値＝３１ｄＢのときにＢＥＲ＝１．５×１０−３となる。
【００２１】
ここで、Ｃ／Ｎ値について１ｄＢの誤差は電力値では２５％程度の誤差でしかなく、この程度の誤差はＣ／Ｎ値を検出する過程で容易に発生するものである。このため、このような推定誤差により、所望の精度で誤り率を得ることができないことが生じてしまい、例えば、実際にはスループットを上げることが可能な回線品質であるにもかかわらずに低い多値数の変調方式を選択してしまって過剰な品質としてしまうような問題などが発生してしまう。また、Ｃ／Ｎ値の推定誤差は、ＦＥＣが行われる場合のようにＣ／Ｎ値対ＢＥＲの特性の傾きが急峻であるほど大きな問題となってしまい、特に、ターボ符号などのように非常に急峻なＣ／Ｎ値対ＢＥＲの特性を有する方式では、適応変調方式のスループットを左右する大きな問題となってしまう。
【００２２】
なお、Ｃ／Ｎ値の推定精度を向上させるために、例えば、複数のフレーム等について平均化を行って検出するサンプルの数を増加させるなどの対策も可能であるが、これでは、急激な伝搬環境の変化に追従することができず、特に、フェージングのヌルのように急激に伝搬環境が劣化するような場合に追従することができない。
【００２３】
また、実際の受信環境における誤り率を直接的に測定することが可能であれば、最適な変調方式の判定が可能であると考えられる。しかしながら、従来では、受信側において送信側から送信されてくるデータが予め把握できないため、このような誤り率を測定することは容易ではない。例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）のコードを用いると、スロット内における誤りの有無を検出することは可能であるが、誤り率を測定することはできない。
【００２４】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、通信回線の品質を検出して、当該検出結果に基づいて複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替えるに際して、通信回線の品質を検出する精度を向上させることができ、これにより、最適な変調方式を選択することができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信装置では、次のようにして、複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替えて変調を行い、変調後の信号を無線により送信する。
すなわち、無線受信手段が、通信相手から無線により送信される誤り訂正符号化された信号を受信する。誤り訂正復号手段が、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号を誤り訂正復号する。再誤り訂正符号化手段が、無線受信手段により受信される際に施されている誤り訂正符号化の方式と同一の方式により、誤り訂正復号手段により誤り訂正復号された信号を誤り訂正符号化する。通信回線品質検出手段が、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号に基づいて、通信回線の品質を検出する。使用変調方式決定手段が、通信回線品質検出手段により検出される通信回線の品質に基づいて、使用する変調方式を決定する。変調手段が、使用変調方式決定手段により決定される変調方式を使用して変調を行う。無線送信手段が、変調手段による変調後の信号を無線により送信する。
【００２６】
従って、受信されて誤り訂正復号される前の誤り訂正符号化された信号と、当該信号が誤り訂正復号された後に再び誤り訂正符号化された信号とに基づいて通信回線の品質が検出されるため、通信回線の品質を検出する精度を向上させることができ、これにより、最適な変調方式を選択することができる。本発明の構成では、例えば受信信号の誤り率を直接的に検出することが可能である。
【００２７】
ここで、無線通信装置としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、無線受信を行う機能と無線送信を行う機能を有するような装置が用いられる。また、一例として、無線通信装置として、移動通信システムに備えられる基地局装置や移動局装置などを用いることが可能である。
【００２８】
また、切り替えることが可能な複数の変調方式の数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、切り替えることが可能な複数の変調方式のそれぞれとしては、種々な変調方式が用いられてもよく、例えば、多値数が異なるデジタル変調方式などを用いることができる。また、例えば、変調を行わずに信号の無線送信を行わないような場合（伝送オフの状態）が、切り替えることが可能な変調方式の１つとみなされて用いられてもよい。
【００２９】
また、複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替える態様としては、例えば、複数の変調方式の中から選択される１つの変調方式へ使用する変調方式を切り替えるような態様が用いられる。
また、通信相手としては、例えば、切り替えて使用する変調方式による変調後の信号を無線により送信する相手先となる無線通信装置が用いられる。
【００３０】
また、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号としては、例えば、送信側となる通信相手により誤り訂正符号化された信号である。
また、誤り訂正符号化の方式としては、種々な方式が用いられてもよく、例えば、畳み込み符号化の方式などを用いることができる。
また、誤り訂正復号手段により行われる誤り訂正復号の方式としては、誤り訂正復号の対象となる誤り訂正符号化された信号で使用されている誤り訂正符号化方式に対応した方式が用いられる。
【００３１】
また、無線受信手段により受信される信号に施されている誤り訂正符号化の方式を特定する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、当該方式を特定する情報が本発明に係る無線通信装置に予め設定されている態様が用いられてもよく、或いは、当該方式を特定する情報が通信相手などの外部の装置から通知されるような態様が用いられてもよい。
【００３２】
また、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号には、当該信号が通信回線を介して伝送された際に誤りが発生している可能性がある。
一方、当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号は、いったん誤り訂正復号された後に再び誤り訂正符号化されたものであるため、例えば誤りのない信号或いは比較的に誤りの少ない信号であるとみなすことができる。
そして、このように通信回線で発生した誤りを含む信号と当該誤りを含まない正しい信号とから、通信回線でどれくらいの誤りが発生したかなどを検出することができる。
【００３３】
また、通信回線の品質としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、Ｃ／Ｎ値などを用いることができる。
また、通信回線の品質を検出する態様としては、必ずしも厳密に検出を行うような態様が用いられなくともよく、例えば、推定的に検出を行う（つまり、通信回線の品質を推定する）ような態様が用いられてもよい。
【００３４】
また、検出される通信回線の品質に基づいて使用する変調方式を決定する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、通信の品質が所定の閾値より良好（又は、所定の閾値以上に良好）であって伝送速度が最も大きくなる変調方式を使用するように決定する仕方を用いることができる。
【００３５】
また、使用変調方式決定手段により決定される変調方式を使用して変調を行う態様としては、例えば、当該決定される変調方式を使用して、無線送信の搬送波信号を無線送信の対象となるデータにより変調するような態様が用いられる。
また、無線受信手段としては、例えば、アンテナや受信機を用いて構成することができる。
また、無線送信手段としては、例えば、アンテナや送信機を用いて構成することができる。
【００３６】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、次のように、変調信号を受信する。
すなわち、無線受信手段により受信される信号は、誤り訂正符号化された信号により変調が行われて得られた変調信号である。そして、受信信号復調手段が、無線受信手段により受信される変調信号に対して復調を行って、誤り訂正符号化された信号を取得する。また、誤り訂正復号手段は、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号として、受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号を誤り訂正復号する。また、通信回線品質検出手段では、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号として受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号を用いて、信号誤り率検出手段が受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号とを比較して当該信号の誤り率を検出し、そして、信号誤り率検出手段により検出される信号の誤り率と当該信号について無線受信手段により受信される際に施されている変調の方式に基づいて通信回線の品質を検出する。
【００３７】
ここで、無線受信手段により受信される変調信号としては、例えば、送信側となる通信相手により行われた変調により得られたものである。
また、受信信号復調手段により行われる復調の方式としては、無線受信手段により受信される変調信号で使用されている変調方式に対応した方式が用いられる。
また、信号の誤り率としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ビットの誤り率や、フレームの誤り率や、スロットの誤り率や、パケットの誤り率などを用いることが可能である。
【００３８】
また、検出される信号の誤り率と当該信号について使用された変調方式に基づいて通信回線の品質を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、各変調方式毎に信号の誤り率に対して通信回線の品質を対応付けたテーブルを用いる仕方などを用いることができる。
なお、一般に、同一の誤り率であっても、変調方式が異なると、通信回線の品質が異なり得る。
【００３９】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、次のような構成とする。
すなわち、通信相手との間で、ＴＤＤ方式により、フレームを用いて、デジタルの無線通信を行う。また、変調の方式として、デジタル変調方式が用いられる。また、誤り訂正符号化の方式として、畳み込み符号化方式が用いられる。また、通信回線品質検出手段は、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号（受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号も含む）と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号に基づいて検出される当該信号のビット誤り率と、当該信号について無線受信手段により受信される際に施されている変調の方式に基づいて、通信回線の品質を検出する。
【００４０】
ここで、フレームとしては、種々なものが用いられてもよい。
また、デジタルの無線通信としては、種々なものが用いられてもよい。
また、ＴＤＤ方式では、例えば、同一の周波数帯域を使用して、一方の無線通信装置から他方の無線通信装置への信号通信と他方の無線通信装置から一方の無線通信装置への信号通信とを交互に実行するようなことが行われる。このようなＴＤＤ方式では、無線通信装置が通信相手から無線により信号を受信するときの通信回線の状況（伝搬路状況）と当該無線通信装置が当該通信相手に対して信号を無線により送信するときの通信回線の状況（伝搬路状況）とが同一又は類似などとなるため、受信信号に基づいて送信に用いる変調方式を切り替える適応変調方式が特に有効となる。
【００４１】
なお、本発明は、無線通信装置による無線受信の周波数と当該無線通信装置による無線送信の周波数とが異なるような場合に適用されてもよく、この場合、受信信号に基づいて送信に用いる変調方式を切り替えるに際して、例えば、受信と送信との周波数の違いに基づく補正を行うようなことも可能である。
【００４２】
以下で、更に、本発明に係る無線通信装置の構成例を示す。
本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、複数の変調方式として、多値数が異なる複数の変調方式が用いられる。
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、複数の変調方式には、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭの中の１以上の変調方式が含まれる。
【００４３】
ここで、多値数としては、例えば、ＱＰＳＫでは４であり、１６ＱＡＭでは１６であり、６４ＱＡＭでは６４であり、２５６ＱＡＭでは２５６であり、１０２４ＱＡＭでは１０２４である。
また、通常、変調方式の多値数が少ないほど低速であるが耐性が強く、変調方式の多値数が多いほど高速であるが耐性が弱い。このため、通常、通信回線の品質が同一である場合には、変調方式の多値数が少ないほど誤り率が小さく、変調方式の多値数が多いほど誤り率が大きい。
【００４４】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、変調方式決定手段は、複数の変調方式の中で信号の誤り率が所定の閾値未満（又は、所定の閾値以下）であり且つ情報伝送速度が最大となる変調方式を、使用する変調方式として決定する。
ここで、所定の閾値としては、種々な値が用いられてもよく、例えば、要求される品質の通信が実現される値が用いられる。
【００４５】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、使用変調方式決定手段は、使用する変調方式を所定の閾値を超える（又は、所定の閾値以上となる）情報伝送速度を有する変調方式へ切り替えるように変調方式を決定するに際して、複数である所定数の受信信号について通信回線品質検出手段により検出される通信回線の品質の平均が所定の条件を満たすか否かを判定し、当該条件を満たすことを判定した場合に変調方式を決定する。
【００４６】
ここで、所定の閾値としては、種々な値が用いられてもよい。
また、複数である所定数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、複数である所定数の受信信号としては、種々な単位に基づく数の受信信号が用いられてもよく、例えば、所定のビット数や、所定の期間や、フレームや、スロットや、パケットなどを単位とする数を用いることが可能である。
【００４７】
また、複数である所定数の受信信号としては、例えば、連続した受信信号が用いられる。
また、複数の受信信号についての通信回線の品質の平均としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、単純に平均化したものや、重み付けして平均化したものなどを用いることができる。
また、所定の条件としては、種々な条件を用いることができ、例えば、所定の高速な変調方式を用いるほどに通信回線の品質が良好であることを判定するための条件が用いられる。
【００４８】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、使用変調方式決定手段は、使用する変調方式を所定の閾値を超える（又は、所定の閾値以上となる）情報伝送速度を有する変調方式へ切り替えるように変調方式を決定するに際して、複数である所定数の受信信号について通信回線品質検出手段により検出される通信回線の品質が所定の条件を満たすか否かを判定し、当該条件を満たすことを判定した場合に変調方式を決定する。
【００４９】
ここで、所定の閾値としては、種々な値が用いられてもよい。
また、複数である所定数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、複数である所定数の受信信号としては、種々な単位に基づく数の受信信号が用いられてもよく、例えば、所定のビット数や、所定の期間や、フレームや、スロットや、パケットなどを単位とする数を用いることが可能である。
【００５０】
また、複数である所定数の受信信号としては、例えば、連続した受信信号が用いられる。
また、複数の受信信号について通信回線の品質が所定の条件を満たすか否かを判定する態様としては、例えば、それぞれの受信信号が所定の条件を満たすか否かを全ての受信信号について判定する態様が用いられる。
また、所定の条件としては、種々な条件を用いることができ、例えば、所定の高速な変調方式を用いるほどに通信回線の品質が良好であることを判定するための条件が用いられる。
【００５１】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、受信信号等化誤差値検出手段が、無線受信手段により受信される信号の等化誤差に関する値（等化誤差値）を検出する。そして、使用変調方式決定手段は、使用する変調方式を所定の閾値を超える（又は、所定の閾値以上となる）情報伝送速度を有する変調方式へ切り替えるように変調方式を決定するに際して、通信回線品質検出手段により検出される通信回線の品質と受信信号等化誤差値検出手段により検出される等化誤差値に基づいて変調方式を決定する。
【００５２】
ここで、等化誤差に関する値としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、等化誤差の大きさを表すような値が用いられる。
また、所定の閾値としては、種々な値が用いられてもよい。
また、検出される通信回線の品質と検出される等化誤差値に基づいて変調方式を決定する態様としては、種々な態様が用いられてもよい。
【００５３】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、受信信号変調方式特定手段が、無線受信手段により受信される変調信号に施されている変調の方式を特定する。
ここで、受信される変調信号に施されている変調の方式を特定する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよい。
【００５４】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、受信信号変調方式特定手段は、通信相手から無線により送信される変調方式に関する情報に基づいて、無線受信手段により受信される変調信号に施されている変調の方式を特定する。
ここで、変調方式に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、変調方式を特定することが可能な情報が用いられる。
【００５５】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、受信信号変調方式特定手段は、変調手段により使用される変調方式と同一の変調方式を、無線受信手段により受信される変調信号に施されている変調の方式として特定する。
【００５６】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、受信信号変調方式特定手段は、外部から入力される情報に基づいて、無線受信手段により受信される変調信号に施されている変調の方式を特定する。
ここで、外部から入力される情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、変調方式を特定することが可能な情報が用いられる。
また、外部としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、上位レイヤなどを用いることができる。
【００５７】
また、一構成例として、通信相手となる無線通信装置では、無線により信号を受信する無線受信手段と、無線受信手段により受信される信号で使用された変調方式を特定する使用変調方式特定手段と、使用変調方式特定手段により特定される変調方式に対応した復調方式を使用して無線受信手段により受信される信号に対して復調を行う復調手段を備える。
【００５８】
ここで、無線受信手段により受信される信号で使用された変調方式を特定する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、受信側の無線通信装置が受信信号に基づいて当該受信信号で使用された変調方式を推定などにより特定するような仕方や、或いは、送信側の無線通信装置から送信される情報に基づいて受信側の無線通信装置が受信信号で使用された変調方式を特定するような仕方などを用いることができる。
【００５９】
また、使用変調方式特定手段により特定される変調方式に対応した復調方式を使用して無線受信手段により受信される信号に対して復調を行う態様としては、例えば、当該特定される変調方式に対応した復調方式を使用して、当該受信信号である変調後の信号から受信したデータを復調するような態様が用いられる。
【００６０】
また、本発明に係る無線通信装置では、一構成例として、変調手段により使用される変調方式を特定する情報（使用変調方式特定情報）を通信相手に対して無線により送信する使用変調方式特定情報無線送信手段を備える。そして、通信相手となる無線通信装置では、一構成例として、無線受信手段により受信される信号で使用される変調方式を特定する情報（使用変調方式特定情報）を無線により受信する使用変調方式特定情報無線受信手段を備え、使用変調方式特定手段は使用変調方式特定情報無線受信手段により受信される情報に基づいて無線受信手段により受信される信号で使用される変調方式を特定する。
ここで、使用変調方式特定情報としては、種々な情報が用いられてもよい。
【００６１】
また、一構成例として、通信相手となる無線通信装置では、複数の変調方式の中から使用する変調方式として使用変調方式特定手段により特定される変調方式を決定する使用変調方式決定手段と、使用変調方式決定手段により決定される変調方式を使用して変調を行う変調手段と、変調手段による変調後の信号を無線により送信する無線送信手段を備える。
【００６２】
なお、以上では、本発明に係る無線通信装置の構成例及び通信相手となる無線通信装置の構成例を示したが、例えば、これら両方の機能手段を備えたような無線通信装置が本発明に係る無線通信装置として実施されてもよく、このような場合には、例えば、本発明を適用した無線通信装置同士の間で相互に適応変調方式を用いて無線通信を行うことが可能である。
【００６３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る無線通信装置を図面を参照して説明する。
本例の無線通信装置は、デジタル無線通信システムに備えられている。本例のデジタル無線通信システムでは、ＴＤＤ方式によりデジタル無線通信が行われ、伝送される無線信号はフレーム構成を有している。
【００６４】
本例の無線通信装置は、送信を行う機能を有する送信機と受信を行う機能を有する受信機を有しており、通信相手となる無線通信装置との間で無線により通信を行う。また、本例の無線通信装置は、伝搬路の状況に応じて適応的に変調方式を制御する適応変調方式を用いて無線伝送を行い、これに際して、誤り訂正符号化及び誤り訂正復号により誤りを訂正する方式（ＦＥＣ方式）を用いる通信方式を採用する。また、本例では、誤り訂正符号化の方式として、畳み込み符号化の方式を用いる。
【００６５】
図１には、本例の無線通信装置に備えられた適応変調方式選択回路の構成例を示してある。
本例の無線通信装置には、適応変調方式選択回路として、復調回路１と、誤り訂正復号器２と、誤り訂正符号化器３と、一致比較器４と、ＢＥＲ測定部５と、受信変調方式記憶部６と、回線品質推定部７と、変調方式判定部８と、送信変調部９が備えられている。
【００６６】
本例の無線通信装置に備えられた適応変調方式選択回路により行われる動作の一例を示す。
復調回路１は、本例の無線通信装置においてアンテナにより無線受信される信号を入力し、当該受信信号で使用されている変調方式に応じて当該受信信号に対して復調を行って、当該復調により得られる復調データを誤り訂正復号器２及び一致比較器４へ出力する。ここで、受信信号は、送信側の無線通信装置において誤り訂正符号化の後に変調が行われて得られる変調信号である。
【００６７】
また、本例では、一般的な構成例として、当該復調データとして軟判定値が用いられており、当該復調データ（軟判定値）が誤り訂正復号器２へ供給されるとともに、当該復調データ（軟判定値）から得られる硬判定値が一致比較器４へ供給され、この場合、軟判定値の最上位のビットの値が硬判定値として用いられる。
なお、当該復調データとして硬判定値が用いられてもよく、この場合には、当該復調データ（硬判定値）が誤り訂正復号器２及び一致比較器４へ供給される。
【００６８】
誤り訂正復号器２は、復調回路１から入力される復調データに対して誤り訂正復号を施した後に、当該誤り訂正復号後の復調データを誤り訂正符号化器３及び後段の処理部（図示せず）へ出力する。
【００６９】
誤り訂正符号化器３は、受信信号の送信側となる無線通信装置で使用される誤り訂正符号化方式と同一の誤り訂正符号化方式を用いて、誤り訂正復号器２から入力される誤り訂正復号後の復調データを再び誤り訂正符号化して、当該誤り訂正符号化後の復調データを送信レプリカデータとして一致比較器４へ出力する。ここで、送信レプリカデータは、例えば誤り訂正復号により全てのデータが正しく復号されていれば、送信側から送信されたデータと完全に一致したデータとなる。本例では、当該送信レプリカデータが誤りの無い正しいデータであるとみなす。
【００７０】
一致比較器４は、復調回路１から入力される誤り訂正復号前の復調データと、誤り訂正符号化器３から入力される誤り訂正符号化された復調データとが一致するか否かを比較して誤り検出を行い、当該誤り検出の結果をＢＥＲ測定部５へ出力する。本例では、これら２つの復調データが各ビット毎に同一であるか否かを判定し、同一ではない（つまり、異なっている）と判定されたビットについては誤りが発生したとみなす。
【００７１】
具体的には、一致比較器４は、例えば復調回路１から入力される誤り訂正復号前の復調データと誤り訂正符号化器３から入力される誤り訂正符号化された復調データとの排他的論理和（ＸＯＲ）を取得する方法を用いて、誤り訂正復号前の復調データ（本例では、硬判定値）と送信レプリカデータとが一致するか否かをビット毎に比較し、一致するビットについては“０”値をＢＥＲ測定部５へ出力する一方、不一致の（つまり、一致しない）ビットについては“１”値をＢＥＲ測定部５へ出力する。本例では、このようにして、誤り訂正復号前の復調誤りを検出することができる。
【００７２】
ＢＥＲ測定部５は、一致比較器４から入力される誤り検出結果に基づいてＢＥＲを測定し、具体的には、例えば１スロット内において入力されるデータの数と復調誤りの数をカウントしてＢＥＲを測定し、当該測定の結果を回線品質推定部７へ出力する。ここで、ＢＥＲは、例えば、全てのビット数の中で誤りが発生したビット数の割合として求められ、本例では、１スロット内に含まれるビットの総数に対する誤りビットの数の割合として求められる。なお、１スロット内に含まれるビットの総数が把握されている場合には、例えば、誤りビットの数のみをカウントする態様が用いられてもよい。
【００７３】
受信変調方式記憶部６は、例えば情報を記憶するメモリから構成されており、受信される変調信号の変調に使用されている方式を記憶する。
なお、受信変調方式記憶部６に記憶される変調方式（つまり、受信信号で使用されている変調方式）を特定する方法としては、例えば本例の無線通信装置が備えられる無線通信システムの特性などに応じて、種々な方法が用いられてもよい。具体的には、例えば、本例の無線通信装置により受信されるデータの一部に予め送信側などにより使用される変調方式の情報を含めておいて復調回路１により当該情報を取得して変調方式を特定する方法や、送信で使用する変調方式と受信信号で使用される変調方式（つまり、送信側からの送信で使用される変調方式）とを同一とする取り決めをしておいて変調方式判定部８による判定結果に基づいて変調方式を特定する方法や、上位レイヤからの指示に基づいて変調方式を特定する方法などを用いることができる。
【００７４】
回線品質推定部７は、ＢＥＲ測定部５から入力されるＢＥＲの測定結果と受信変調方式記憶部６に記憶される変調方式（つまり、受信信号に施された変調の方式）に基づいて通信回線の品質を推定して、回線品質に関する情報を取得し、当該推定の結果（回線品質情報）を変調方式判定部８へ出力する。
【００７５】
変調方式判定部８は、回線品質推定部７から入力される回線品質の推定結果（回線品質情報）に基づいて使用する変調方式を判定し、当該判定の結果を送信変調部９へ出力する。
なお、本例では、回線品質推定部７は受信信号の変調方式（受信変調方式）とＦＥＣ前（誤り訂正前）のＢＥＲに基づいて換算されるＣ／Ｎ値（換算Ｃ／Ｎ値）を推定し、変調方式判定部８は当該換算Ｃ／Ｎ値に基づいて最適な変調方式を判定する。
【００７６】
ここで、１回の測定で得られるＢＥＲの推定値が０或いは０に近い数値である場合には、例えば、複数のスロットについてＢＥＲの平均をとって換算Ｃ／Ｎ値を求めていずれの変調方式を使用するかを判断する態様や、複数である所定数のスロットだけ連続してＢＥＲの推定値が０である場合には多値数が上位となる変調方式へ切り替える態様などを用いるのも効果的である。
【００７７】
また、推定されるＢＥＲが小さいときに現時点より多値の変調方式へ移行することを決定する判断を行う場合には、例えば、上記と同様に、複数のスロットについてＢＥＲの平均をとって判断を行う態様や、複数である所定数のスロットだけ連続して誤りが検出されなかった場合に多値数が上位となる変調方式へ切り替えて様子を見る態様を用いるのも効果的であり、また、フレームの等化誤差電力を併用して判断を行う態様などを用いるのも効果的である。
【００７８】
送信変調部９は、複数の変調方式を切り替えて使用することが可能であり、変調方式判定部８から入力される判定結果に基づいて使用する変調方式を切り替え、切り替えた変調方式を用いて送信データにより無線搬送波信号に対して変調を行う。本例の無線通信装置では、当該変調により得られる変調信号が送信信号としてアンテナから無線により送信される。
【００７９】
次に、上述した本例の無線通信装置による動作について更に具体例を示す。
例えば、ＦＥＣ後（誤り訂正後）のＢＥＲを１０−４以下とする場合には、上記図７に示されるように、本例の方式によるＢＥＲの推定法に対して高い精度が要求されるのは、推定されるＢＥＲ（推定ＢＥＲ）が１０−４〜５×１０−２となる範囲（ここで、範囲Ａと言う）である。
【００８０】
なお、当該範囲Ａと比べて誤り率が悪い（つまり、ＢＥＲが大きい）領域では、誤り訂正復号後の復調データに含まれる誤りの影響は、誤り率の全体に占める比率から見れば小さいことから、推定精度の劣化は大きな問題とはならない。一方、当該範囲Ａと比べて誤り率が良好な（つまり、ＢＥＲが小さい）領域では、誤りの発生頻度が低くなり測定サンプル数が不足する可能性もあるが、上記したような推定ＢＥＲ＝１０−４〜５×１０−２である範囲Ａではこのような問題も少ない。
【００８１】
図２には、各変調方式の特性を示してある。なお、本例では、各変調方式毎に畳み込み符号化率が異なっており、各変調方式が各ＦＥＣと対応している。
同図では、各変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ）について、畳み込み符号化率と、送信データ／シンボル（推定ＢＥＲ対象ｂｉｔ）と、スロット（Ｓｌｏｔ）当たりの送信情報量（推定ＢＥＲ対象ｂｉｔ数）を示してある。なお、同図では、１スロット当たりの送信シンボルの数が１００００シンボルであるとした場合における送信情報量を示してある。
【００８２】
また、本例では、各変調方式において、誤り訂正符号化される前のデータと比べて誤り訂正符号化された後のデータの方が１ビット（ｂｉｔ）多くなるような誤り訂正符号化方式が用いられている。
また、本例では、ＦＥＣ前のデータを用いてＢＥＲを推定するため、ＢＥＲを推定するために用いられるデータのビット数は変調方式のみにより決定される。
【００８３】
図３には、各変調方式について、ＢＥＲと換算Ｃ／Ｎ値との対応の一例を示してある。このような対応の情報は、例えば、予め測定などにより求められて、テーブルとして本例の無線通信装置のメモリに記憶される。
同図では、各変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ）について、種々なＢＥＲの値［％］に対して、１スロット内の誤りビット数［ｂｉｔ］と、換算Ｃ／Ｎ値［ｄＢ］を示してある。
【００８４】
図４には、換算Ｃ／Ｎ値と選択する変調方式（選択変調方式）との対応の一例を示してある。このような対応の情報は、例えば、予め測定などにより求められて、テーブルとして本例の無線通信装置のメモリに記憶される。
同図に示されるように、本例では、取得される換算Ｃ／Ｎ値［ｄＢ］が大きくなるに従って、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭの順に、多値数の多い変調方式が選択される。本例では、ＦＥＣ後のＢＥＲが１０−４以下となり且つ多値数が最大となる変調方式が選択されるように設定してある。
【００８５】
本例の無線通信装置では、一致比較器４及びＢＥＲ測定部５が誤り訂正符号化された受信信号について１スロット内におけるＢＥＲの推定値を求め、回線品質推定部７が上記図３に示される情報に基づいて受信信号の各変調方式毎に応じて当該求められたＢＥＲの推定値に対応する換算Ｃ／Ｎ値を取得し、そして、変調方式判定部８が上記図４に示される情報に基づいて当該取得された換算Ｃ／Ｎ値に対応する変調方式を決定する。
【００８６】
なお、上記図７に示した１０２４ＱＡＭを例とすると、ＦＥＣ前のＢＥＲ特性では、例えばＣ／Ｎ値について１ｄＢの差（電力としては約２５％の差）に対して、Ｃ／Ｎ値＝３１ｄＢのときにＢＥＲ＝１．２×１０−２であり、Ｃ／Ｎ値＝３２ｄＢのときにＢＥＲ＝７×１０−３であることから、約７１％（＝（１．２×１０−２／７×１０−３−１）×１００）にレンジを拡大することが可能であり、Ｃ／Ｎ値の推定精度を向上させることが可能である。
【００８７】
以上のように、本例の無線通信装置では、ＦＥＣ前の復調データと、ＦＥＣ後の復調データを再び誤り訂正符号化した復調データとを比較して誤り率を推定し、当該推定した誤り率に基づいて回線品質を推定し、当該推定した回線品質に基づいて最適な変調方式を決定する。
【００８８】
従って、本例の無線通信装置では、例えば従来においてＦＥＣ後のＣ／Ｎ値対誤り率特性が急峻となる場合に問題となっていたＣ／Ｎ値の推定誤差に関する問題を改善することができ、精度が高い回線品質の推定を実現することができる。つまり、本例の無線通信装置では、本来的に検出することが望ましい対象である誤り率（本例では、ＢＥＲ）と等価或いはほぼ等価とみなせる情報を抽出することができ、これにより、例えば従来のように等化誤差やＣＲＣコード等により伝搬状況を推定する場合と比べて、伝搬状況の高精度な推定が可能である。
【００８９】
具体的には、本例の無線通信装置では、ＦＥＣ前のＢＥＲ特性を検出することにより、例えば従来と比べて、精度が高いＣ／Ｎ値の推定値を取得することができ、変調方式の選択誤りを軽減することができる。また、本例の無線通信装置では、例えば、上記図７中の矢印で示されるように、推定されたＦＥＣ前のＢＥＲに基づいて、現在の変調方式におけるＦＥＣ後のＢＥＲ特性を推定することも可能である。
【００９０】
また、本例の無線通信装置は、一例として、従来と同様な機能を有する無線通信装置に対して、主に、ＸＯＲとシフタから構成される誤り訂正符号化器３の回路と、ＸＯＲから構成される一致比較器４の回路と、カウンタ回路から構成されるＢＥＲ測定部５の回路を付加し、回線品質推定部７に上記図３に示したような情報のテーブルを付加したような構成により実施することが可能であるため、回路的な増加を極めて少なくすることが可能である。
【００９１】
なお、本例の無線通信装置では、通信相手から無線により送信される信号を受信する機能により無線受信手段が構成されており、誤り訂正復号器２の機能により誤り訂正復号手段が構成されており、誤り訂正符号化器３の機能により再誤り訂正符号化手段が構成されており、一致比較器４の機能やＢＥＲ測定部５の機能や受信変調方式記憶部６の機能や回線品質推定部７の機能により通信回線品質検出手段が構成されており、変調方式判定部８の機能により使用変調方式決定手段が構成されており、送信変調部９の機能により変調手段が構成されており、通信相手に対して変調信号を無線により送信する機能により無線送信手段が構成されている。
また、本例の無線通信装置では、復調回路１の機能により受信信号復調手段が構成されており、一致比較器４の機能やＢＥＲ測定部５の機能により信号誤り率検出手段が構成されている。
【００９２】
ここで、本発明に係る無線通信装置や無線通信システムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。また、本発明は、例えば、適応変調方式により変調方式を選択する装置（適応変調方式選択装置）或いは回路（適応変調方式選択回路）や、送受信機などの種々なものとして提供することも可能である。
【００９３】
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。なお、本発明に係る技術思想は、例えば、有線の回線を用いて通信を行う装置に適用することも可能である。
【００９４】
また、本発明に係る無線通信装置や無線通信システムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る無線通信装置によると、複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替えて変調を行い、変調後の信号を無線により送信するに際して、通信相手から無線により送信される誤り訂正符号化された信号を受信し、受信される誤り訂正符号化された信号を誤り訂正復号し、受信される際に施されている誤り訂正符号化の方式と同一の方式により誤り訂正復号された信号を再び誤り訂正符号化し、受信される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再び誤り訂正符号化された信号に基づいて通信回線の品質を検出し、検出される通信回線の品質に基づいて使用する変調方式を決定し、決定される変調方式を使用して変調を行い、変調後の信号を無線により送信するようにしたため、通信回線の品質を検出する精度を向上させることができ、これにより、最適な変調方式を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る無線通信装置に備えられた適応変調方式選択回路の構成例を示す図である。
【図２】各変調方式の特性の一例を示す図である。
【図３】各変調方式についてのＢＥＲ対換算Ｃ／Ｎ値の一例を示す図である。
【図４】換算Ｃ／Ｎ値対選択変調方式の一例を示す図である。
【図５】各変調方式についてのＣ／Ｎ値対ＢＥＲの特性の一例を示す図である。
【図６】従来例に係る等化誤差を用いた適応変調方式を採用した送受信機の一例を示す図である。
【図７】ＦＥＣが行われる場合とＦＥＣが行われない場合における各変調方式についてのＣ／Ｎ値対ＢＥＲの特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・復調回路、　２・・誤り訂正復号器、　３・・誤り訂正符号化器、
４・・一致比較器、　５・・ＢＥＲ測定部、　６・・受信変調方式記憶部、
７・・回線品質推定部、　８・・変調方式判定部、　９・・送信変調部、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication apparatus that switches a modulation scheme to be used from among a plurality of modulation schemes, and more particularly, to a wireless communication apparatus that determines a modulation scheme based on the quality of a communication line that is accurately detected.
[0002]
[Prior art]
For example, in a digital wireless communication system, a time delay required for transmission, such as the Internet communication, is allowed, rather than a communication that allows a certain amount of transmission error and reduces a transmission delay like conventional real-time voice communication. However, there is an increasing demand for high-reliability and high-speed data communication. Examples of realizing such a request include a wireless LAN (Local Area Network) system and a third-generation mobile communication system represented by FOMA (service name of NTT DOCOMO).
[0003]
In such a system, for performing highly reliable communication, for example, an adaptive modulation scheme that switches a modulation scheme according to the state of a propagation path is adopted.
FIG. 5 shows an example of characteristics of a carrier / noise ratio (Carrier energy / Noise ratio) [dB] versus a bit error rate (BER: Bit Error Rate) for a plurality of modulation schemes. . In the figure, the horizontal axis represents the C / N value, and the vertical axis represents the BER.
[0004]
Also, in the figure, as a plurality of modulation schemes, (a) QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), (b) 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), (c) 64QAM, (d) 256QAM, and (e) 1024QAM Are shown for each.
[0005]
As shown in the figure, by detecting the C / N value in the wireless transmission path for each modulation scheme, it is possible to estimate the error rate in the channel state of the wireless transmission path. Then, based on the detected C / N value, by selecting a modulation scheme that provides the maximum transmission rate while satisfying that the error rate is equal to or less than the required error rate, information communication can be performed with the maximum transmission efficiency.
[0006]
Here, in a transceiver that performs wireless communication by a TDD (Time Division Duplex) method by adopting a conventional applied modulation method, for example, a C / C based on a measured value such as an RSSI (Received Signal Strength Indicator) or an equalization error is used. A method is used in which a conversion table such as an N value is created, and a modulation method is selected and switched based on the conversion table.
[0007]
As an example, FIG. 6 shows a partial configuration example of a reception unit and a modulation scheme switching unit 15 provided in a transmission unit as a configuration example of a transceiver that employs an adaptive modulation scheme using an equalization error. is there.
In the receiving unit, the received signal is input to the equalizer 11, and the demodulated data output from the equalizer 11 is sent to a subsequent processing unit (not shown).
The output of the equalizer 11 (equalizer output) and the training pattern are added by the adder 12 to obtain an equalization error value, and the equalization error value is averaged by the averaging unit 13. I do.
[0008]
The modulation method determination unit 14 stores a conversion table for converting the equalization error value to the C / N value and the like, and determines a modulation method to be used based on the averaging result of the equalization error value input from the averaging unit 13. It makes a determination and notifies the modulation result switching unit 15 of the transmitting unit of the determination result.
Then, the modulation scheme switching section 15 of the transmission section switches the modulation scheme to be used based on the notification content from the modulation scheme determination section 14 of the reception section.
[0009]
Here, as a general one of the equalization algorithms in the equalizer 11, a mean square error minimization (MMSE: Minimum) represented by an RLS (Recursive Last Mean Square Error), an LMS (Least Mean Square Error), or the like. By using the mean square error (Algorithm) algorithm, it is possible to extract a signal correlated with a transmission signal in the process of equalization. In this case, only a noise signal uncorrelated with the transmission signal remains as the equalization error value, and this can be regarded as equivalent to N (Noise) of C / N.
[0010]
Here, an example of the related art regarding the adaptive modulation scheme will be described.
In a conventional adaptive modulation type transceiver for TDD, for example, communication is performed by a TDD method using two lines, that is, a downlink from a base station device to a mobile station device and an uplink from a mobile station device to a base station device alternately. In a digital wireless communication system that transmits a signal to which an error correction code is added in one or both of these two lines, the receiving side determines a propagation path condition based on a BER detected when correcting an error in a demodulated signal. Estimation is performed and the modulation scheme is switched based on the estimation result (for example, see Patent Document 1). Patent Document 1 does not disclose a specific configuration or method for detecting BER.
[0011]
In a conventional wireless telephone device, an error rate of a received signal is measured, and based on the measurement result, an error correction capability to be used is changed or a modulation method to be used is changed. Specifically, When the error rate is small, it is determined that the propagation path condition is good, and the error correction capability is reduced or the modulation scheme is switched to a modulation scheme with a large frequency utilization rate (for example, see Patent Document 2).
[0012]
In the conventional adaptive modulation scheme, when only the modulation index is changed based on the channel power gain, the likelihood estimation of the modulation index is performed on the reception side without transmitting a control signal from the transmission side (for example, See Patent Document 3.).
Here, if adaptive power control is performed so that the instantaneous BER becomes the same, the transmission efficiency for a single user becomes optimal. However, in a cellular system or the like, the interference with other cells or other users increases and the channel capacity becomes remarkable. In a system where base station devices are densely arranged, such as cellular, a method of changing only a modulation index by a channel power gain is effective (for example, see Patent Document 3).
[0013]
In addition, in general, for example, the transmission power level, the transmission symbol rate, the modulation index, the coding rate or the correction method in error correction, and two or more of these elements are adaptively changed according to the channel state. (For example, see Patent Document 3).
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-9-200282
[Patent Document 2]
JP-A-10-233728
[Patent Document 3]
JP-A-11-355373
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the transmitter / receiver adopting the adaptive modulation scheme as shown in the above-described conventional example, there is a problem that an optimal modulation scheme cannot be selected due to an estimation error such as a C / N value. Was.
[0016]
Hereinafter, such a problem will be specifically described.
FIG. 7 shows a C / N value [dB] versus a bit error rate (FEC) when FEC (Forward Error Correction) is performed (with FEC) and when FEC is not performed (without FEC) for a plurality of modulation schemes. An example of the characteristic of the BER is shown. In the figure, the horizontal axis represents the C / N value, and the vertical axis represents the BER.
[0017]
Also, in the same figure, as a plurality of modulation methods and the presence or absence of FEC, (a1) with FEC in QPSK, (a2) without FEC in QPSK, (b1) with FEC in 16QAM, and (b2) without FEC in 16QAM (C1) with FEC in 64QAM, (c2) without FEC in 64QAM, (d1) with FEC in 256QAM, (d2) without FEC in 256QAM, (e1) with FEC in 1024QAM, (e2) The characteristics for each of 1024 QAM and no FEC are shown.
[0018]
Also, FIG. 1 shows a case where a convolutional coding method with a coding rate of 1/2 is used as the FEC method.
The FEC scheme is one of error control schemes. For example, when information is transmitted by a transmitting side, information is given redundancy according to a predetermined rule, and the degree of error occurrence in a transmission path is within a certain level. In this case, the receiving side independently detects and corrects an error occurring in information received from the transmitting side.
[0019]
As shown in the figure, when the FEC is performed for the same modulation scheme, the error rate is relatively good (that is, the error rate is relatively small) as compared with the case where the FEC is not performed. ) Region, the curve of the characteristic of C / N value versus BER becomes steep. Therefore, in consideration of such FEC characteristics, an error in the detected C / N value gives a large error from the actual value to the BER converted from the C / N value. become.
[0020]
As an example, in 1024 QAM, if the C / N value changes by 1 dB when the FEC is not performed, the BER changes about three times, whereas if the C / N value changes by 1 dB when the FEC is performed. When the FEC is performed such that the BER changes about 10 times, the change value of the BER with respect to the difference between the C / N values increases. As a specific numerical example, when FEC is not performed in 1024 QAM, BER = 2 × 10 when C / N value = 36 dB. -4 BER = 6 × 10 when C / N value = 35 dB -4 When FEC is performed by 1024 QAM, BER = 1 × 10 when C / N value = 32 dB -4 BER = 1.5 × 10 when C / N value = 31 dB -3 It becomes.
[0021]
Here, an error of 1 dB in the C / N value is only an error of about 25% in the power value, and such an error easily occurs in the process of detecting the C / N value. For this reason, such an estimation error may result in a failure to obtain an error rate with a desired accuracy. For example, although the line quality may actually increase the throughput, the error rate may be low. A problem arises in that the modulation method of the number of values is selected, resulting in excessive quality. Also, the estimation error of the C / N value becomes a greater problem as the slope of the characteristic of the C / N value versus BER becomes steeper as in the case of performing FEC. In a system having a steep C / N value versus BER characteristic, there is a large problem that affects the throughput of the adaptive modulation system.
[0022]
In order to improve the estimation accuracy of the C / N value, it is possible to take measures such as increasing the number of samples to be detected by averaging a plurality of frames or the like. It cannot follow changes in the environment, especially when the propagation environment rapidly deteriorates, such as the fading null.
[0023]
Also, if it is possible to directly measure the error rate in an actual reception environment, it is considered that an optimal modulation scheme can be determined. However, in the related art, it is not easy to measure such an error rate because the data transmitted from the transmitting side cannot be grasped in advance on the receiving side. For example, when a code of a cyclic redundancy check (CRC) is used, it is possible to detect the presence or absence of an error in a slot, but it is not possible to measure an error rate.
[0024]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, when detecting the quality of the communication line, when switching the modulation method to be used from among a plurality of modulation methods based on the detection result, It is an object of the present invention to provide a wireless communication device that can improve the accuracy of detecting the quality of a communication line and thereby can select an optimal modulation method.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the wireless communication apparatus according to the present invention performs modulation by switching the modulation scheme to be used from among a plurality of modulation schemes, and transmits the modulated signal by radio as follows.
That is, the wireless receiving means receives an error-correction-coded signal wirelessly transmitted from a communication partner. The error correction decoding means performs error correction decoding on the error correction coded signal received by the wireless receiving means. The re-error correction coding means performs error correction coding on the signal error-corrected and decoded by the error correction decoding means using the same method as the error correction coding method performed when the signal is received by the wireless receiving means. . The communication line quality detecting means detects the quality of the communication line based on the error-correction-encoded signal received by the wireless reception means and the error-correction-encoded signal of the signal. . The used modulation scheme determining means determines a modulation scheme to be used based on the quality of the communication line detected by the communication line quality detecting means. The modulation means performs modulation using the modulation scheme determined by the used modulation scheme determination means. The wireless transmission means wirelessly transmits the signal modulated by the modulation means.
[0026]
Therefore, the quality of the communication line is detected based on the error-correction-encoded signal before being received and error-correction-decoded, and the error-correction-encoded signal after the signal is error-correction-decoded. Therefore, it is possible to improve the accuracy of detecting the quality of the communication line, and thereby it is possible to select an optimal modulation method. With the configuration of the present invention, for example, it is possible to directly detect the error rate of the received signal.
[0027]
Here, various devices may be used as the wireless communication device. For example, a device having a function of performing wireless reception and a function of performing wireless transmission is used. Also, as an example, a base station device or a mobile station device provided in a mobile communication system can be used as the wireless communication device.
[0028]
Also, various numbers may be used as the number of the plurality of modulation schemes that can be switched.
Various modulation schemes may be used as each of the plurality of switchable modulation schemes. For example, a digital modulation scheme having a different number of levels may be used. Further, for example, a case in which wireless transmission of a signal is not performed without performing modulation (transmission off state) may be regarded as one of the modulation methods that can be switched and used.
[0029]
As a mode for switching the modulation scheme to be used from among a plurality of modulation schemes, for example, a mode for switching the modulation scheme to be used to one modulation scheme selected from the plurality of modulation schemes is used.
Further, as a communication partner, for example, a wireless communication device that is a partner to wirelessly transmit a signal after modulation by a modulation scheme to be switched and used is used.
[0030]
The error-correction-coded signal received by the wireless receiving means is, for example, a signal that has been error-correction-coded by a communication partner on the transmission side.
Various systems may be used as the error correction coding system. For example, a convolutional coding system may be used.
As a method of the error correction decoding performed by the error correction decoding means, a method corresponding to the error correction coding method used in the error correction coded signal to be subjected to the error correction decoding is used.
[0031]
In addition, various methods may be used as a method of specifying the error correction coding method applied to the signal received by the wireless reception unit. For example, information for specifying the method may be used in the present invention. A mode preset in such a wireless communication device may be used, or a mode in which information specifying the system is notified from an external device such as a communication partner may be used.
[0032]
The error-correction-coded signal received by the wireless receiving means may have an error when the signal is transmitted via a communication line.
On the other hand, the signal obtained by performing error correction coding on the signal by the re-error correction coding unit is a signal that has been subjected to error correction decoding and then error correction coding again. Can be regarded as a signal having a small number of signals.
Then, it is possible to detect how many errors have occurred in the communication line from the signal including the error generated in the communication line and the correct signal not including the error.
[0033]
Further, various types of communication line quality may be used, and for example, a C / N value may be used.
Further, as a mode for detecting the quality of a communication line, a mode for performing strict detection is not necessarily used. For example, for example, detection is presumed (that is, quality of a communication line is estimated). Aspects may be used.
[0034]
Various methods may be used to determine the modulation scheme to be used based on the detected quality of the communication line. For example, the communication quality may be better than a predetermined threshold (or a predetermined threshold may be used). It is possible to use a method of deciding to use a modulation method that is the above (good) and has the highest transmission rate.
[0035]
As an aspect of performing modulation using the modulation scheme determined by the used modulation scheme determination means, for example, using the determined modulation scheme, the carrier signal of wireless transmission is used as the data to be wirelessly transmitted. Is used.
The wireless receiving means can be configured using, for example, an antenna or a receiver.
The wireless transmission means can be configured using, for example, an antenna or a transmitter.
[0036]
In addition, the wireless communication device according to the present invention receives a modulated signal as an example of a configuration as follows.
That is, the signal received by the wireless receiving means is a modulated signal obtained by performing modulation using the error-correction-coded signal. Then, the reception signal demodulation unit demodulates the modulated signal received by the wireless reception unit to obtain an error-correction-coded signal. The error correction decoding means performs error correction decoding on the error correction coded signal obtained by the reception signal demodulation means as the error correction coded signal received by the wireless reception means. In the communication line quality detecting means, the signal error rate detecting means uses the error correction coded signal obtained by the received signal demodulating means as the error correction coded signal received by the radio receiving means. Comparing the error-correction-encoded signal obtained by the signal demodulation means with the signal error-correction-encoded by the re-error-correction encoding means for the signal to detect an error rate of the signal; The quality of the communication line is detected based on the error rate of the signal detected by the rate detecting means and the modulation scheme applied when the signal is received by the wireless receiving means.
[0037]
Here, the modulation signal received by the wireless receiving means is, for example, a signal obtained by modulation performed by a communication partner on the transmission side.
As a method of demodulation performed by the reception signal demodulation means, a method corresponding to a modulation method used for a modulation signal received by the wireless reception means is used.
Various types of signal error rates may be used. For example, a bit error rate, a frame error rate, a slot error rate, a packet error rate, and the like can be used. is there.
[0038]
Various methods may be used to detect the quality of the communication line based on the error rate of the detected signal and the modulation scheme used for the signal. For example, various methods may be used. For example, a method of using a table in which the quality of the communication line is associated with the error rate can be used.
In general, even with the same error rate, if the modulation scheme is different, the quality of the communication line may be different.
[0039]
Further, the wireless communication device according to the present invention has the following configuration as one configuration example.
That is, digital wireless communication is performed with the communication partner by using the frame by the TDD method. A digital modulation method is used as a modulation method. A convolutional coding method is used as an error correction coding method. Further, the communication line quality detecting means includes an error correction coded signal received by the wireless receiving means (including an error correction coded signal obtained by the received signal demodulating means) and a re-error correction code for the signal. The bit error rate of the signal detected based on the signal corrected by the error correction coding means and the modulation method applied when the signal is received by the wireless reception means. Detect quality.
[0040]
Here, various frames may be used.
In addition, various types of digital wireless communication may be used.
In the TDD system, for example, signal communication from one wireless communication device to another wireless communication device and signal communication from the other wireless communication device to one wireless communication device are performed using the same frequency band. The execution is performed alternately. In such a TDD system, the state of a communication line (propagation path state) when a wireless communication device receives a signal from a communication partner wirelessly and when the wireless communication device transmits a signal to the communication partner wirelessly Therefore, an adaptive modulation scheme that switches a modulation scheme used for transmission based on a received signal is particularly effective.
[0041]
The present invention may be applied to a case where the frequency of wireless reception by a wireless communication device is different from the frequency of wireless transmission by the wireless communication device. In this case, a modulation scheme used for transmission based on a received signal is used. When switching is performed, for example, correction based on a difference in frequency between reception and transmission can be performed.
[0042]
Hereinafter, a configuration example of the wireless communication device according to the present invention will be further described.
In the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, a plurality of modulation schemes having different multilevel numbers are used as the plurality of modulation schemes.
In the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the plurality of modulation schemes include one or more modulation schemes among QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM, and 1024 QAM.
[0043]
Here, the multivalued number is, for example, 4 for QPSK, 16 for 16QAM, 64 for 64QAM, 256 for 256QAM, and 1024 for 1024QAM.
In general, the lower the number of multi-levels of the modulation scheme, the lower the speed but the higher the robustness. For this reason, when the quality of the communication line is the same, the error rate decreases as the number of modulation schemes decreases, and the error rate increases as the number of modulation schemes increases.
[0044]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the modulation scheme determining unit determines that an error rate of a signal is less than a predetermined threshold (or equal to or less than a predetermined threshold) among a plurality of modulation schemes, and The modulation method that maximizes the transmission rate is determined as the modulation method to be used.
Here, various values may be used as the predetermined threshold, for example, a value that realizes communication of required quality is used.
[0045]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the used modulation scheme determining unit determines that the modulation scheme to be used has a data transmission rate exceeding a predetermined threshold (or being equal to or higher than a predetermined threshold). When determining a modulation scheme to switch to, it is determined whether or not the average of the communication line quality detected by the communication line quality detection means for a plurality of predetermined number of received signals satisfies a predetermined condition, If it is determined that the above condition is satisfied, the modulation method is determined.
[0046]
Here, various values may be used as the predetermined threshold.
Various numbers may be used as the plurality of predetermined numbers.
Also, as the plurality of predetermined number of reception signals, a number of reception signals based on various units may be used, for example, a predetermined number of bits, a predetermined period, a frame, a slot, a packet, and the like. Can be used as a unit.
[0047]
As the plurality of predetermined number of reception signals, for example, continuous reception signals are used.
As the average of the communication line quality for a plurality of received signals, various types may be used. For example, a simple averaged value or a weighted averaged value may be used. .
Various conditions can be used as the predetermined condition. For example, a condition for determining that the quality of a communication line is better as a predetermined high-speed modulation method is used is used.
[0048]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the used modulation scheme determining unit determines that the modulation scheme to be used has a data transmission rate exceeding a predetermined threshold (or being equal to or higher than a predetermined threshold). When determining the modulation scheme to switch to, it is determined whether or not the quality of the communication line detected by the communication line quality detecting means for a plurality of predetermined number of received signals satisfies a predetermined condition, and the condition is satisfied. If it is determined, the modulation method is determined.
[0049]
Here, various values may be used as the predetermined threshold.
Various numbers may be used as the plurality of predetermined numbers.
Also, as the plurality of predetermined number of reception signals, a number of reception signals based on various units may be used, for example, a predetermined number of bits, a predetermined period, a frame, a slot, a packet, and the like. Can be used as a unit.
[0050]
As the plurality of predetermined number of reception signals, for example, continuous reception signals are used.
As a mode of determining whether or not the quality of a communication line satisfies a predetermined condition for a plurality of received signals, for example, it is determined whether or not each received signal satisfies a predetermined condition for all received signals. An embodiment is used.
Various conditions can be used as the predetermined condition. For example, a condition for determining that the quality of a communication line is better as a predetermined high-speed modulation method is used is used.
[0051]
In the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the reception signal equalization error value detection unit detects a value (equalization error value) related to an equalization error of a signal received by the wireless reception unit. Then, the used modulation scheme determining means determines the communication scheme when switching the modulation scheme to be used to a modulation scheme having an information transmission rate exceeding a predetermined threshold (or exceeding the predetermined threshold). The modulation method is determined based on the quality of the communication line detected by the detection means and the equalization error value detected by the reception signal equalization error value detection means.
[0052]
Here, various values regarding the equalization error may be used, and for example, a value indicating the magnitude of the equalization error is used.
Also, various values may be used as the predetermined threshold.
Further, various modes may be used as a mode for determining the modulation method based on the detected quality of the communication line and the detected equalization error value.
[0053]
Further, in the wireless communication device according to the present invention, as one configuration example, the reception signal modulation scheme identification unit identifies a modulation scheme applied to a modulation signal received by the wireless reception unit.
Here, various methods may be used as a method of specifying the modulation method applied to the received modulation signal.
[0054]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the reception signal modulation scheme identification unit is configured to output a modulation signal received by the wireless reception unit based on information on a modulation scheme transmitted wirelessly from a communication partner. Specifies the type of modulation being performed.
Here, various information may be used as the information on the modulation scheme, for example, information capable of specifying the modulation scheme is used.
[0055]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the reception signal modulation scheme specifying unit applies the same modulation scheme as that used by the modulation unit to the modulation signal received by the wireless reception unit. Is specified as the modulation method used.
[0056]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, the reception signal modulation scheme identification unit performs the modulation of the modulation signal applied to the modulation signal received by the wireless reception unit based on information input from the outside. Identify the method.
Here, various types of information may be used as the information input from the outside. For example, information that can specify a modulation method is used.
In addition, various types may be used as the outside, and for example, an upper layer or the like may be used.
[0057]
Further, as one configuration example, in a wireless communication device that is a communication partner, a wireless receiving unit that wirelessly receives a signal, and a used modulation scheme identifying unit that identifies a modulation scheme used in a signal received by the wireless receiving unit. And a demodulating means for demodulating a signal received by the wireless receiving means using a demodulation method corresponding to the modulation method specified by the used modulation method specifying means.
[0058]
Here, various methods may be used to specify the modulation scheme used in the signal received by the wireless receiving unit. For example, the receiving-side wireless communication device may perform the reception based on the received signal. A method of specifying the modulation scheme used in the signal by estimating or the like, or the modulation scheme used in the reception signal by the reception-side wireless communication apparatus based on information transmitted from the transmission-side wireless communication apparatus. For example, a method such as specifying can be used.
[0059]
Further, as a mode of demodulating a signal received by the wireless receiving means using a demodulation method corresponding to the modulation method specified by the used modulation method specifying means, for example, A mode is used in which data received from the modulated signal, which is the received signal, is demodulated by using the demodulation scheme thus obtained.
[0060]
Further, in the wireless communication apparatus according to the present invention, as one configuration example, used modulation scheme specifying information for wirelessly transmitting information (used modulation scheme specifying information) for specifying a modulation scheme used by a modulator to a communication partner. A wireless transmission means is provided. In a wireless communication apparatus to be a communication partner, as one configuration example, a used modulation scheme identification that wirelessly receives information (used modulation scheme identification information) that identifies a modulation scheme used in a signal received by a wireless reception unit. An information radio receiving means is provided, and the used modulation scheme specifying means specifies a modulation scheme used in a signal received by the radio receiving means based on information received by the used modulation scheme specifying information radio receiving means.
Here, various information may be used as the used modulation scheme specifying information.
[0061]
Further, as one configuration example, in a wireless communication device that is a communication partner, a used modulation scheme determining unit that determines a modulation scheme specified by a used modulation scheme specifying unit as a modulation scheme to be used from among a plurality of modulation schemes, The modulation device includes a modulation unit that performs modulation using a modulation scheme determined by the modulation scheme determination unit, and a wireless transmission unit that wirelessly transmits a signal modulated by the modulation unit.
[0062]
In the above, the configuration example of the wireless communication device according to the present invention and the configuration example of the wireless communication device as a communication partner are shown. For example, a wireless communication device having both of these functional units is included in the present invention. Such a wireless communication device may be implemented. In such a case, for example, wireless communication can be performed between wireless communication devices to which the present invention is applied by using an adaptive modulation scheme.
[0063]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A wireless communication device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The wireless communication device of this example is provided in a digital wireless communication system. In the digital wireless communication system of this example, digital wireless communication is performed by the TDD method, and a transmitted wireless signal has a frame configuration.
[0064]
The wireless communication device of this example has a transmitter having a function of transmitting and a receiver having a function of receiving, and wirelessly communicates with a wireless communication device as a communication partner. Further, the wireless communication apparatus of this example performs wireless transmission using an adaptive modulation scheme that adaptively controls a modulation scheme according to the state of a propagation path, and in this case, an error is corrected by error correction coding and error correction decoding. A communication method using a correction method (FEC method) is adopted. In this example, a convolutional coding method is used as the error correction coding method.
[0065]
FIG. 1 shows a configuration example of an adaptive modulation scheme selection circuit provided in the wireless communication apparatus of the present embodiment.
In the wireless communication apparatus of this example, a demodulation circuit 1, an error correction decoder 2, an error correction encoder 3, a coincidence comparator 4, a BER measurement unit 5, a reception modulation A system storage unit 6, a channel quality estimation unit 7, a modulation system determination unit 8, and a transmission modulation unit 9 are provided.
[0066]
An example of an operation performed by the adaptive modulation scheme selection circuit provided in the wireless communication device of the present example will be described.
The demodulation circuit 1 inputs a signal wirelessly received by the antenna in the wireless communication device of the present example, demodulates the received signal according to a modulation scheme used in the received signal, and performs demodulation on the received signal. The obtained demodulated data is output to the error correction decoder 2 and the coincidence comparator 4. Here, the received signal is a modulated signal obtained by performing modulation after error correction coding in the wireless communication device on the transmission side.
[0067]
In this example, as a general configuration example, a soft decision value is used as the demodulated data. The demodulated data (soft decision value) is supplied to the error correction decoder 2 and the demodulated data (soft The hard decision value obtained from the soft decision value is supplied to the coincidence comparator 4, and in this case, the value of the most significant bit of the soft decision value is used as the hard decision value.
Note that a hard decision value may be used as the demodulated data. In this case, the demodulated data (hard decision value) is supplied to the error correction decoder 2 and the coincidence comparator 4.
[0068]
The error correction decoder 2 performs error correction decoding on the demodulated data input from the demodulation circuit 1, and then applies the demodulated data after the error correction decoding to the error correction encoder 3 and a subsequent processing unit (not shown). Zu).
[0069]
The error correction coder 3 uses the same error correction coding scheme as that used in the wireless communication device on the transmission side of the received signal, and performs error correction input from the error correction decoder 2. The demodulated data after decoding is subjected to error correction coding again, and the demodulated data after error correction coding is output to the coincidence comparator 4 as transmission replica data. Here, if all the data is correctly decoded by, for example, error correction decoding, the transmission replica data is data that completely matches the data transmitted from the transmission side. In this example, the transmission replica data is regarded as correct data without any error.
[0070]
The coincidence comparator 4 compares whether the demodulated data before error correction decoding input from the demodulation circuit 1 matches the error correction encoded demodulated data input from the error correction encoder 3 or not. Error detection, and outputs the result of the error detection to the BER measurement unit 5. In this example, it is determined whether or not these two pieces of demodulated data are the same for each bit, and it is considered that an error has occurred in the bits determined not to be the same (that is, different).
[0071]
More specifically, for example, the coincidence comparator 4 performs an exclusive logic operation on the demodulated data before error correction decoding input from the demodulation circuit 1 and the error correction encoded demodulated data input from the error correction encoder 3. Using a method of obtaining a sum (XOR), whether or not demodulated data before error correction decoding (a hard decision value in this example) matches transmission replica data is compared bit by bit. Outputs a “0” value to the BER measurement unit 5, and outputs a “1” value to the BER measurement unit 5 for bits that do not match (ie, do not match). In this example, a demodulation error before error correction decoding can be detected in this manner.
[0072]
The BER measuring unit 5 measures the BER based on the error detection result input from the coincidence comparator 4, and specifically, counts the number of data input and the number of demodulation errors in one slot, for example. BER is measured, and the result of the measurement is output to channel quality estimating section 7. Here, the BER is obtained, for example, as a ratio of the number of bits in which an error has occurred among all the numbers of bits. In this example, the BER is obtained as a ratio of the number of error bits to the total number of bits included in one slot. . When the total number of bits included in one slot is known, for example, a mode of counting only the number of error bits may be used.
[0073]
The reception modulation method storage unit 6 is configured by, for example, a memory that stores information, and stores a method used for modulating a received modulation signal.
The method of specifying the modulation scheme stored in the reception modulation scheme storage unit 6 (that is, the modulation scheme used in the received signal) may be, for example, a characteristic of a wireless communication system provided with the wireless communication apparatus of the present example. Various methods may be used depending on the conditions. Specifically, for example, a part of data received by the wireless communication apparatus of the present example includes information of a modulation scheme used by a transmission side or the like in advance, and the demodulation circuit 1 acquires the information and modulates the information. A method for specifying the method, or a rule that the modulation method used for transmission and the modulation method used for the received signal (that is, the modulation method used for transmission from the transmission side) are the same, and the modulation method is used. A method of specifying the modulation scheme based on the determination result by the determination unit 8, a method of specifying the modulation scheme based on an instruction from an upper layer, and the like can be used.
[0074]
The channel quality estimating unit 7 performs communication channel based on the BER measurement result input from the BER measuring unit 5 and the modulation scheme stored in the reception modulation scheme storage unit 6 (that is, the modulation scheme applied to the received signal). , And obtains information related to channel quality, and outputs the result of the estimation (channel quality information) to the modulation scheme determination unit 8.
[0075]
Modulation scheme determining section 8 determines the modulation scheme to be used based on the channel quality estimation result (channel quality information) input from channel quality estimating section 7 and outputs the determination result to transmission modulation section 9.
In this example, the channel quality estimating unit 7 converts the C / N value (converted C / N value) converted based on the modulation scheme (reception modulation scheme) of the received signal and the BER before FEC (before error correction). The estimation and the modulation scheme determination unit 8 determine an optimal modulation scheme based on the converted C / N value.
[0076]
Here, when the estimated value of BER obtained by one measurement is 0 or a numerical value close to 0, for example, the conversion C / N value is obtained by averaging the BER for a plurality of slots to obtain any of the modulation values. It is also possible to use a mode of determining whether to use a scheme or a mode of switching to a modulation scheme in which a multi-level number is higher when the estimated value of BER is 0 continuously for a predetermined number of slots. It is effective.
[0077]
Also, when making a decision to decide to shift to a multi-level modulation scheme from the current time when the estimated BER is small, for example, as in the above, the BER is averaged for a plurality of slots and the decision is made. It is also effective to use a mode in which, when no error is continuously detected for a predetermined number of slots which is plural, a mode in which a multi-level number is switched to a higher-order modulation scheme and a state is observed, and It is also effective to use a mode in which the determination is made by using the equalization error power of the frame together.
[0078]
The transmission modulation section 9 can switch between a plurality of modulation schemes and use it. The transmission modulation section 9 switches the modulation scheme to be used based on the determination result input from the modulation scheme determination section 8 and transmits using the switched modulation scheme. Modulation is performed on the wireless carrier signal by the data. In the wireless communication device of this example, a modulated signal obtained by the modulation is wirelessly transmitted from the antenna as a transmission signal.
[0079]
Next, a more specific example of the operation of the above-described wireless communication device of the present example will be described.
For example, the BER after FEC (after error correction) is 10 -4 In the following case, as shown in FIG. 7, high accuracy is required for the BER estimating method according to the method of the present example because the estimated BER (estimated BER) is 10 -4 ~ 5 × 10 -2 (Here, referred to as range A).
[0080]
Note that, in a region where the error rate is lower than the range A (that is, the BER is large), the influence of errors contained in demodulated data after error correction decoding is small when viewed from the ratio of the error rate to the entire error rate. However, the deterioration of the estimation accuracy is not a serious problem. On the other hand, in a region where the error rate is better than the range A (that is, the BER is smaller), the frequency of occurrence of errors may be lower and the number of measurement samples may be insufficient. -4 ~ 5 × 10 -2 In the range A, there are few such problems.
[0081]
FIG. 2 shows the characteristics of each modulation scheme. In this example, the convolutional coding rate differs for each modulation scheme, and each modulation scheme corresponds to each FEC.
In the figure, for each modulation scheme (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM), the convolutional coding rate, transmission data / symbol (estimated BER target bit), and transmission information amount per slot (Slot) (estimated BER) (The number of target bits). FIG. 3 shows the amount of transmission information when the number of transmission symbols per slot is 10,000 symbols.
[0082]
Further, in this example, in each modulation scheme, there is an error correction coding scheme in which data after error correction coding is one bit (bit) larger than data before error correction coding. Used.
In this example, since the BER is estimated using the data before FEC, the number of bits of the data used for estimating the BER is determined only by the modulation scheme.
[0083]
FIG. 3 shows an example of the correspondence between the BER and the converted C / N value for each modulation scheme. Such correspondence information is obtained in advance by, for example, measurement or the like, and is stored as a table in the memory of the wireless communication device of this example.
In the figure, for each modulation scheme (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM), for various BER values [%], the number of error bits in one slot [bit] and the converted C / N value [ [dB].
[0084]
FIG. 4 shows an example of the correspondence between the converted C / N value and the modulation method to be selected (selection modulation method). Such correspondence information is obtained in advance by, for example, measurement or the like, and is stored as a table in the memory of the wireless communication device of the present embodiment.
As shown in the figure, in the present example, as the converted C / N value [dB] increases, a modulation scheme having a large number of levels is selected in the order of QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM. You. In this example, the BER after FEC is 10 -4 It is set so that the modulation method that becomes the following and the multi-value number becomes the maximum is selected.
[0085]
In the wireless communication apparatus of the present example, the coincidence comparator 4 and the BER measuring unit 5 obtain an estimated value of BER in one slot for the error-correction-coded received signal, and the channel quality estimating unit 7 is shown in FIG. Based on the information, a converted C / N value corresponding to the obtained estimated BER value is obtained in accordance with each modulation scheme of the received signal, and the modulation scheme determination unit 8 converts the converted C / N value into the information shown in FIG. Then, the modulation method corresponding to the obtained converted C / N value is determined based on the obtained conversion C / N value.
[0086]
Taking the 1024 QAM shown in FIG. 7 as an example, in the BER characteristic before FEC, for example, a C / N value = 31 dB for a 1 dB difference in C / N value (a difference of about 25% in power). BER = 1.2 × 10 when -2 BER = 7 × 10 when C / N value = 32 dB -3 Therefore, about 71% (= (1.2 × 10 -2 / 7 × 10 -3 The range can be expanded to -1) × 100), and the accuracy of estimating the C / N value can be improved.
[0087]
As described above, in the wireless communication apparatus of the present example, the error rate is estimated by comparing the demodulated data before FEC with the demodulated data obtained by performing error correction coding on the demodulated data after FEC again. , And an optimal modulation scheme is determined based on the estimated channel quality.
[0088]
Therefore, in the wireless communication apparatus of the present example, for example, a problem regarding a C / N value estimation error which has conventionally been a problem when the C / N value versus error rate characteristic after FEC becomes steep can be improved. Thus, highly accurate estimation of the line quality can be realized. In other words, the wireless communication apparatus of the present example can extract information that can be regarded as being equivalent or almost equivalent to the error rate (BER in this example) which is originally a target to be detected. As compared with the case of estimating the propagation condition using an equalization error, a CRC code, or the like, it is possible to estimate the propagation condition with higher accuracy.
[0089]
Specifically, in the wireless communication apparatus of this example, by detecting the BER characteristic before FEC, for example, it is possible to obtain an estimated value of the C / N value with higher accuracy than in the related art. Selection errors can be reduced. Further, in the wireless communication apparatus of the present example, for example, as shown by the arrow in FIG. 7, the BER characteristic after FEC in the current modulation scheme may be estimated based on the estimated BER before FEC. It is possible.
[0090]
In addition, as an example, the wireless communication device of the present example is different from a wireless communication device having the same function as that of the related art in that the circuit of the error correction encoder 3 mainly including the XOR and the shifter and the XOR 3 is added to the circuit of the coincidence comparator 4 and the circuit of the BER measuring unit 5 composed of a counter circuit, and the table of information as shown in FIG. Since the present invention can be implemented, the increase in circuit can be extremely reduced.
[0091]
In the wireless communication apparatus of this example, a function of receiving a signal transmitted wirelessly from a communication partner constitutes a wireless receiving unit, and a function of the error correction decoder 2 constitutes an error correction decoding unit. The re-error correction encoding means is constituted by the function of the error correction encoder 3, and the function of the coincidence comparator 4, the function of the BER measurement unit 5, the function of the reception modulation method storage unit 6, and the channel quality estimation unit 7 The function of the communication line quality detection means is constituted by the function of the communication method, the function of the modulation method determination section 8 is used to determine the used modulation method, and the function of the transmission modulation section 9 is constituted by the modulation means. A wireless transmission means is configured by a function of wirelessly transmitting a modulated signal to the wireless communication device.
Further, in the wireless communication apparatus of the present example, the function of the demodulation circuit 1 constitutes a received signal demodulation unit, and the function of the coincidence comparator 4 and the function of the BER measurement unit 5 constitute a signal error rate detection unit. .
[0092]
Here, the configuration of the wireless communication device, the wireless communication system, and the like according to the present invention is not necessarily limited to the configuration described above, and various configurations may be used. Note that the present invention can be provided, for example, as a method or a method for executing the processing according to the present invention, or a program for realizing such a method or method. Also, the present invention can be provided as various devices such as a device (adaptive modulation method selection device) or circuit (adaptive modulation method selection circuit) for selecting a modulation method by an adaptive modulation method, and a transceiver. is there.
[0093]
Further, the application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields. The technical idea according to the present invention can be applied to, for example, an apparatus that performs communication using a wired line.
[0094]
The various processes performed in the wireless communication device, the wireless communication system, and the like according to the present invention include, for example, a control program stored in a ROM (Read Only Memory) in a hardware resource including a processor and a memory. A configuration controlled by execution may be used. For example, each functional unit for executing the process may be configured as an independent hardware circuit.
Further, the present invention can be understood as a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk or a CD (Compact Disc) -ROM storing the above-mentioned control program or the program (the program itself). The processing according to the present invention can be performed by inputting the program from the recording medium to the computer and causing the processor to execute the program.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the wireless communication apparatus according to the present invention, the modulation method to be used is switched from among a plurality of modulation methods to perform modulation, and when the modulated signal is transmitted wirelessly, the communication partner wirelessly transmits the modulated signal. Receives the error-correction-encoded signal to be transmitted, performs error-correction decoding on the received error-correction-encoded signal, and uses the same method as the error-correction encoding that is performed when the signal is received. The error-corrected decoded signal is error-correction-encoded again, and the quality of the communication line is detected based on the received error-correction-encoded signal and the error-correction-encoded signal of the signal. Since the modulation method to be used is determined based on the quality of the line, modulation is performed using the determined modulation method, and the modulated signal is transmitted wirelessly, the quality of the communication line is detected. To it is possible to improve the accuracy, this makes it possible to select an optimum modulation scheme.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an adaptive modulation scheme selection circuit provided in a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of characteristics of each modulation scheme.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a BER vs. converted C / N value for each modulation scheme.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a converted C / N value versus selective modulation scheme.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of C / N value versus BER characteristics for each modulation scheme.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a transceiver adopting an adaptive modulation scheme using an equalization error according to a conventional example.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of C / N value versus BER characteristics for each modulation scheme when FEC is performed and when FEC is not performed.
[Explanation of symbols]
1. demodulation circuit, 2. error correction decoder, 3. error correction encoder,
4 ··· Matching comparator, 5 ··· BER measuring unit, 6 ··· Reception modulation method storage unit,
7 ··· line quality estimating section, 8 ··· modulation scheme determining section, 9 ··· transmitting modulation section,

Claims (3)

複数の変調方式の中から使用する変調方式を切り替えて変調を行い、変調後の信号を無線により送信する無線通信装置において、
通信相手から無線により送信される誤り訂正符号化された信号を受信する無線受信手段と、
無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号を誤り訂正復号する誤り訂正復号手段と、
無線受信手段により受信される際に施されている誤り訂正符号化の方式と同一の方式により誤り訂正復号手段により誤り訂正復号された信号を誤り訂正符号化する再誤り訂正符号化手段と、
無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号に基づいて通信回線の品質を検出する通信回線品質検出手段と、
通信回線品質検出手段により検出される通信回線の品質に基づいて使用する変調方式を決定する使用変調方式決定手段と、
使用変調方式決定手段により決定される変調方式を使用して変調を行う変調手段と、
変調手段による変調後の信号を無線により送信する無線送信手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。In a wireless communication apparatus that performs modulation by switching a modulation scheme to be used from among a plurality of modulation schemes and transmits a signal after modulation by radio,
Wireless receiving means for receiving an error correction coded signal transmitted by radio from a communication partner,
Error correction decoding means for error correction decoding the error correction coded signal received by the wireless receiving means,
Re-error correction encoding means for error-correction-encoding a signal error-correction-decoded by the error-correction-decoding means in the same manner as the error-correction-encoding method applied when received by the wireless reception means,
Communication line quality detection means for detecting the quality of the communication line based on the error-correction-encoded signal received by the wireless reception means and the error-correction-encoded signal for the signal,
Used modulation scheme determining means for determining a modulation scheme to be used based on the quality of the communication line detected by the communication line quality detecting means,
Modulating means for performing modulation using the modulation method determined by the used modulation method determining means,
Wireless transmission means for wirelessly transmitting the signal after modulation by the modulation means,
A wireless communication device comprising: 請求項１に記載の無線通信装置において、
無線受信手段により受信される信号は、誤り訂正符号化された信号により変調が行われて得られた変調信号であり、
無線受信手段により受信される変調信号に対して復調を行って誤り訂正符号化された信号を取得する受信信号復調手段を備え、
誤り訂正復号手段は、受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号を誤り訂正復号し、
通信回線品質検出手段は、受信信号復調手段により取得される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号とを比較して当該信号の誤り率を検出する信号誤り率検出手段を有し、信号誤り率検出手段により検出される信号の誤り率と当該信号について無線受信手段により受信される際に施されている変調の方式に基づいて通信回線の品質を検出する、
ことを特徴とする無線通信装置。The wireless communication device according to claim 1,
The signal received by the wireless receiving means is a modulated signal obtained by performing modulation with the error-correction-coded signal,
A reception signal demodulation unit that demodulates the modulated signal received by the wireless reception unit to obtain an error-correction-encoded signal,
The error correction decoding means performs error correction decoding on the error correction coded signal obtained by the reception signal demodulation means,
The communication line quality detection means compares the error-corrected coded signal obtained by the received signal demodulation means with the signal obtained by error-correction coding of the signal by the re-error correction coding means, and compares the error rate of the signal. A communication line based on an error rate of a signal detected by the signal error rate detecting means and a modulation scheme applied when the signal is received by the wireless receiving means. To detect the quality of the
A wireless communication device characterized by the above-mentioned. 請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置において、
通信相手との間でＴＤＤ方式によりフレームを用いてデジタルの無線通信を行い、
変調の方式として、デジタル変調方式が用いられ、
誤り訂正符号化の方式として、畳み込み符号化方式が用いられ、
通信回線品質検出手段は、無線受信手段により受信される誤り訂正符号化された信号と当該信号について再誤り訂正符号化手段により誤り訂正符号化された信号に基づいて検出される当該信号のビット誤り率と当該信号について無線受信手段により受信される際に施されている変調の方式に基づいて通信回線の品質を検出する、
ことを特徴とする無線通信装置。The wireless communication device according to claim 1 or 2,
Performs digital wireless communication using a frame by a TDD method with a communication partner,
As a modulation method, a digital modulation method is used,
As a method of error correction coding, a convolutional coding method is used,
The communication line quality detecting means detects the error-corrected coded signal received by the wireless receiving means and the bit error of the signal detected based on the error-corrected coded signal by the re-error correcting coding means. Detecting the quality of the communication line based on the rate and the modulation scheme applied when the signal is received by the wireless receiving means,
A wireless communication device characterized by the above-mentioned.
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